JP2006200440A

JP2006200440A - カムシャフト

Info

Publication number: JP2006200440A
Application number: JP2005012698A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kondo; 哲夫近藤
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2005-01-20
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】カムピースを駆動シャフト上に容易に固定できるカムシャフトを提供することを目的とする。
【解決手段】カムシャフト１のカムピース結合体３は、カムプロフィール４２を有した一対のカムピース部４が、駆動シャフト２の軸方向に並ぶように一体に結合されて形成されており、これらは、互いに、その回転方向の位置が異なって形成されている。カムピース結合体３には、単一の内孔３１が貫通しており、内孔３１には駆動シャフト２の挿入方向に延びる複数の溝３２が形成されている。カムピース結合体３を加熱して内孔３１を拡径した状態で、駆動シャフト２を内孔３１に挿入する。この状態で冷却して内孔３１を再び縮径することにより、駆動シャフト２の外周面が内孔３１によって押圧されて盛上がり、溝３２内に入り込むことにより、駆動シャフト２上にカムピース結合体３が強固に固定される。
【選択図】図３

Description

本発明は、駆動シャフト上にカムピースが固定されたカムシャフトに関する。

カムピースに凹部を有する内孔を形成し、この内孔にパイプ状のシャフトを挿入した後、シャフト内に高圧流体を注入して外方に膨出させることにより、シャフトを内孔の凹部に収容させて、カムピースをシャフト上に固定したカムシャフトに関する従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、シャフトの凹部に収容された部位が引っかかりとなって、カムピースとシャフトとの間の固着強度を向上させることができる。

しかしながら、上述の従来技術によるカムシャフトを形成するためには、シャフト内に高圧の流体を注入しなければならず、製造のために高圧の流体源やシャフトのシール装置等の設備を必要とする。また、シャフト上に固着させるカムピースの数が多い場合、取り付けのために、多大な手間と工数を要するものであった。高圧を注入せずに、カムシャフトを加熱して内孔を拡径した後、シャフトを内孔に挿入して冷却し、固定する方法があったが、カムピースとシャフトとの間の回転方向の位置決め手段がなく、特に、複数のカムピース間の位相精度を向上させて取り付けたい場合、シャフトとカムピースを固定する工程において、精密な治具等を用いる必要があり、その組付け作業性と製造コストに課題を含んだものであった。
特開２００３−３１４５７６公報（第１図、第２図）

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、カムピースを駆動シャフト上に容易に固定できるカムシャフトを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、カムプロフィールを有するカムピースの内孔に、駆動シャフトを挿入することにより、前記駆動シャフト上に前記カムピースが固定されたカムシャフトにおいて、複数の前記カムピースが、その回転軸方向に並ぶように一体に結合されたカムピース結合体を形成し、このカムピース結合体には、単一の前記内孔が貫通し、前記カムピース結合体を加熱して前記内孔を拡径させた後、前記内孔に前記駆動シャフトを挿入し、その後前記カムピース結合体を冷却することにより、前記内孔が再び縮径して締り嵌めとなり、前記駆動シャフト上に前記カムピース結合体が固定されることを特徴とするカムシャフトとした。

請求項２の発明は、前記内孔に、その挿入方向に延びる複数の溝を形成し、前記内孔が縮径して締り嵌めとなることにより、前記駆動シャフトが前記内孔より押圧されて盛上がり、前記溝内に入り込むことにより双方が固定されることを特徴とする請求項１記載のカムシャフトとした。

＜請求項１の発明＞
複数のカムピースが、その回転軸方向に並ぶように一体に結合されたカムピース結合体を形成し、このカムピース結合体には、単一の内孔が貫通し、カムピース結合体を加熱して内孔を拡径させた後、内孔に駆動シャフトを挿入し、その後カムピース結合体を冷却することにより、内孔が再び縮径して締り嵌めとなり、駆動シャフト上にカムピース結合体が固定される構成としたことにより、複数のカムピースを、駆動シャフト上に容易に取り付けることができる。また、カムピース結合体は、複数のカムピースが一体に結合されて形成されているため、面倒な作業を行わなくとも、それらのカムピース間の回転方向の位置精度を向上させることができる。また、カムピース結合体は、複数のカムピースが結合されて形成されているため、その剛性を向上させることができる。

＜請求項２の発明＞
内孔に、その挿入方向に延びる複数の溝を形成し、内孔が縮径して締り嵌めとなることにより、駆動シャフトが内孔より押圧されて盛上がり、溝内に入り込むことにより双方が固定されるため、溝内に入り込んだ部位が引っかかりとなり、カムピースを駆動シャフト上に強固に固定することができる。溝はカムピースの内孔に形成されているため、駆動シャフトが盛り上がって溝内に入り込み、カムピース側の変形が少ないため、カムプロフィールの形状への影響を低減できる。

本発明の実施形態を図１乃至図６によって説明する。図１に示すように、本実施形態によるカムシャフト１は、駆動シャフト２上に複数のカムピース結合体３が固着されて形成されている。尚、図１はカムシャフト１の一部のみを表しており、複数のカムピース結合体３のうち、２個のみを示している。駆動シャフト２は、ＳＴＫＭ材等の炭素鋼あるいは合金鋼によるパイプ材により形成されている。

一方、カムピース結合体３は炭素鋼またはＣｒ、Ｖを含んだ合金鋼による金属粉末を金型内にて加圧成形し、高温で焼結させた焼結材にて形成されている。図１に示された一対のカムピース結合体３は同一のもので、駆動シャフト２に対してその取付角度のみが異なっている。図１乃至図３に示すように、カムピース結合体３の内部には単一の内孔３１が貫通しており、内孔３１の内径ｄは駆動シャフト２の挿入部の外径よりも小さく形成されている。各々のカムピース結合体３には、一対のカムピース部４が設けられ、これらは回転軸となる駆動シャフト２の軸方向に並ぶように、互いに結合されて一体に形成されている。

図２に示すように、一対のカムピース部４は、同一形状のものが互いに回転方向の角度を異ならせた状態で、結合されている。それぞれのカムピース部４は、内孔３１の一部を取り囲むように円周状のベース円部４１を有しており、更に、ベース円部４１と連続するように、外方へ突出したカムプロフィール４２を備えている。また、カムピース結合体３の両端部には、カムピース部４に連続するように、円筒状のスリーブ部５が一対設けられ、カムピース部４間には、これらを繋げるように、同じく円筒状の連結部６が形成されている。

内孔３１には、駆動シャフト２をカムピース結合体３に挿入する（後述する）方向に延びるように、複数の溝３２が形成されている。溝３２は、内孔３１上に均等に配置されるように形成されている。図２に示したカムピース結合体３においては、溝３２間に配置された各々の突出部３３の断面が矩形状に形成されているため、溝３２の断面も矩形状に形成されているが、図６（Ａ）に示すように台形状断面の突出部３３Ａ、図６（Ｂ）に示すように三角形状断面の突出部３３Ｂ、あるいは図６（Ｃ）に示すように円形状断面の突出部３３Ｃとすることにより、それぞれの間に配置された溝３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの断面形状を適宜変化させても同様の効果が得られる。

カムピース結合体３の少なくとも内孔３１の硬度は、これに限定する必要はないがＨｖ３５０以上であり、駆動シャフト２の外周面の硬度（Ｈｖ１５０〜２００）よりも高く形成されている。溝３２は、カムピース結合体３の成形時に外形状と同時に成形してもよいが、カムピース結合体３の外形状の成形後に機械加工によって形成した後、カムピース結合体３を焼結してもよい。

次に、カムピース結合体３を、駆動シャフト２上に固着させる方法について説明する。まず、内孔３１に複数の溝３２が形成されたカムピース結合体３を、２００℃以上の高温に加熱することにより、内孔３１の内径ｄを拡張する。この状態で、図３に示すように、カムピース結合体３の内孔３１内に、駆動シャフト２をその長さ方向に挿入する（焼き嵌め）。加熱により内孔３１は拡径されているため、駆動シャフト２の挿入は円滑に行うことができる。

次に、駆動シャフト２を複数のカムピース結合体３の内孔３１に挿入した状態で冷却すると、拡径されていた内孔３１が再び縮径し、カムピース結合体３と駆動シャフト２とが締り嵌めとなり、内孔３１が駆動シャフト２の外周面を内方に押圧し始める。従って、内孔３１よりも硬度の低い駆動シャフト２の外周面が、内孔３１によって押圧され、内孔３１によって拘束されていない溝３２と対向した部位が外方に盛上がり、それぞれ溝３２内に入り込む（図４および図５示）。これにより、駆動シャフト２とカムピース結合体３が互いに強固に固定され、カムシャフト１が完成する。カムシャフト１は図示しない内燃機関のシリンダーヘッドにおいて回転可能に固定され、駆動シャフト２を回転軸として回転することにより、カムプロフィール４２と当接する給排気バルブの作動を制御する。

本実施形態によれば、複数のカムピース部４が、その回転軸方向に並ぶように一体に結合されたカムピース結合体３を形成し、このカムピース結合体３には、単一の内孔３１が貫通し、カムピース結合体３を加熱して内孔３１を拡径させた後、内孔３１に駆動シャフト２を挿入し、その後カムピース結合体３を冷却することにより、内孔３１が再び縮径して締り嵌めとなり、駆動シャフト２上にカムピース結合体３が固定される構成としたことにより、複数のカムピース部４を、駆動シャフト２上に容易に取り付けることができる。また、カムピース結合体３は、複数のカムピース部４が一体に結合されて形成されているため、面倒な作業を行わなくとも、それらのカムピース部４間の回転方向の位置精度を向上させることができる。また、カムピース結合体３は、一対のカムピース部４が結合されて形成されているため、その剛性を向上させることができる。

また、内孔３１に、その挿入方向に延びる複数の溝３２を形成し、内孔３１が縮径して締り嵌めとなることにより、駆動シャフト２が内孔３１より押圧されて盛上がり、溝３２内に入り込むことにより双方が固定されるため、溝３２内に入り込んだ部位が引っかかりとなり、カムピース結合体３を駆動シャフト２上に強固に固定することができる。更に、溝３２はカムピース結合体３の内孔３１に形成されているため、駆動シャフト２が盛り上がって溝３２内に入り込み、カムピース部４側の変形が少ないため、カムプロフィール４２の形状への影響を低減できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）内孔に溝を設けずに、締り嵌めを行ってもよい。
（２）カムピース結合体は、３個以上のカムピース部で形成されてもよい。
（３）カムピース結合体を構成する複数のカムピース部は、互いに同位相であってもよい。

本実施形態による、駆動シャフトに取り付けられた状態のカムピース結合体の断面図である。図１に示したカムピース結合体の正面図である。カムピース結合体に駆動シャフトを挿入するところを示す斜視図である。図１の側面図である。図４の要部拡大図である。本実施形態の変形例１を示す要部拡大図（Ａ）、変形例２を示す要部拡大図（Ｂ）および変形例３を示す要部拡大図（Ｃ）である。

符号の説明

１…カムシャフト
２…駆動シャフト
３…カムピース結合体
４…カムピース部
３１…内孔
３２…溝
４２…カムプロフィール

Claims

カムプロフィールを有するカムピースの内孔に、駆動シャフトを挿入することにより、前記駆動シャフト上に前記カムピースが固定されたカムシャフトにおいて、
複数の前記カムピースが、その回転軸方向に並ぶように一体に結合されたカムピース結合体を形成し、このカムピース結合体には、単一の前記内孔が貫通し、
前記カムピース結合体を加熱して前記内孔を拡径させた後、前記内孔に前記駆動シャフトを挿入し、その後前記カムピース結合体を冷却することにより、前記内孔が再び縮径して締り嵌めとなり、前記駆動シャフト上に前記カムピース結合体が固定されることを特徴とするカムシャフト。
前記内孔に、その挿入方向に延びる複数の溝を形成し、前記内孔が縮径して締り嵌めとなることにより、前記駆動シャフトが前記内孔より押圧されて盛上がり、前記溝内に入り込むことにより双方が固定されることを特徴とする請求項１記載のカムシャフト。